ماده

ماده (Matière)

بر بُنیاد داوریِ عامه و باورهای فطری و ذاتی خود ما، وجود چیزهایی را در بیرون از شواهد حسی ما بپذیریم. شهادت حواس ما، ظواهر اشیا اند. اما ماهیت این اشیا خارج از حسیّات و ادراک ما چه گونه است؟

ما هیچ‌گاهی با خودِ ماده رو به رو نشده‌ایم که بتوانیم بفهمیم در خارج از ما چی گونه است؟ ولی با چیزهای مادی رو به رو شده‌ایم. یعنی ماده همیشه مادۀ چیزی است. مادۀ میز، مادۀ درخت، مادۀ آب وغیره. واژه و مفهوم ماده در آغاز به معنای مواد و مصالح به کار رفته است، موادی که به هر چیز جسامت و هیکلِ وجودی ارزانی می‌دارد. واژۀ یونای هیولی (که در زبان فلسفی قدمای ما چون فارابی و ابن سینا به همین شکل به عینه نقل شده است و در شعر کلاسیک ما  بنا به مقتضای وزن و آهنگ گاه‌گاهی به شکل «هیولا» هم به کار گرفته شده است) به معنای چوب ساختمانی مثل چهار تراش یا دستک است. کار گرفتن از این چوب به مفهوم سر و صورت بخشیدن به آن است، یعنی می‌شود از آن دروازه، کلکین، ستون و غیره ساخت.

از برداشت اولیه از مفهوم هیولی چنین بر می‌آید که ماده به حیث مصالح و مواد خامیست که انسان آن را صورت و شکل می‌بخشد و از این دیدگاه شرط ضروری هرگونه صنعت و ساختمان است.

هیولی یا ماده آن است که شکل‌های مختلف یا صورت‌های مختلف را پذیرا می‌شود.

از چهار تراش اولی می‌توان ستون ساخت، می‌توان دروازه ساخت و غیره. پس چوب زمینۀ تشکل هر چیز چوبیست. اما برای آنکه چوبِ چهار تراش به دروازه تبدیل شود، باید دروازه ساز یا به عبارۀ دیگر یک عامل سازمانده، «یک صانع» وجود داشته باشد. وجود دروازه از چی بر می‌خیزد؟ نی از چهار تراش، چون اگر چنین می‌بود، چهار تراش تنها دروازه می‌شد و بس در حالی که چهار تراش  پنجره، چوکی، میز و صدها چیز دیگر می‌شود.

پس باید وجود دروازه را در چیزی به نام «دروازه» جستجو کرد، نی در چهارتراش. سرچشمه یا آغاز تبدیل چهار تراش به دروازه، بر عکس آنچه فکر می‌شود، چهار تراش نی، بل، دروازه است. تصور دروازه نخست در ذهن نجار شکل می‌گیرد و چهار تراش را به سوی خود می‌کشاند. صورت دروازه سر چشمه و آغاز گاهِ (یا آنچه که در فلسفه اصل یا پرنسیپ نامیده می‌شود) وجود دروازه است.اگر تصور دروازه در ذهن نجار نمی‌بود، هیچگاه، چهار تراش به صورت دروازه در نمی‌آمد.

در این مفهوم اولیه از ماده، آیا تقدم بر ماده یا چهار تراش است یا بر صورت یا دروازه؟ از زاویۀ دیگر، اگر چهار تراش نمی‌بود، دروازه نیز به صورت دروازۀ چوبی نمی‌بود. پس، از آمیزش دروازه با چهار تراش است که دروازۀ چوبی به وجود می‌آید. از تحلیل و تجزیۀ چهار تراش، به دروازه نمی‌رسیم. از تحلیل دروازه نیز به چهار تراش نمی‌رسیم.

ولی وقتی «دروازۀ چوبی» را مورد تحلیل و تجزیه قرار می‌دهیم، هم به دروازه می‌رسیم و هم به چهار تراش. یعنی در آفریدۀ نهایی یا در پایانِ پروسۀ ساخته شدن یک شئ است که میتوان همه عناصر اولیۀ آن را باز یافت. در طبیعت نیز با تحلیل یعنی تجزیۀ اشیاست که می‌توان آنها را به ماده و صورت تقسیم کرد. تنۀ درختی که به چهار تراش تبدیل می‌شود متشکل از چوب و یک صورت استوانه‌یی است. چوب در صورتِ «استوانۀ تنۀ درخت» رو به روی ما قرار می‌گیرد.

پس هر چیز، آمیزۀ یک صورت با ماده یا انطباق یک صورت با ماده است. صورت به مادۀ اولیه که فاقد شکل است، شکل می‌دهد و آن را به چیز تبدیل می‌کند. ذهنِ شناسنده یا مُدَرک با دریافتنِ صورتِ یک شی (مثلاً میز، چوکی، درخت و غیره) آن را از اشیای دیگر متمایز می‌سازد. دروازه و میزی که از عین چهار تراش ساخته شده باشند، تنها از طریق صورت‌ها یا اشکال متفاوت شان برای ما متفاوت جلوه می‌کنند ورنه، مادۀ آنها یا مواد و مصالح آنها یکیست.

ارسطور بر بُنیاد همین برداشت از رابطۀ ماده با صورت، مسأله ماده را مطرح می‌کند. برای او ساختن یک شی از طریق صنعت یا فن (تکنیک) یا روند طبیعیِ پدید آمدن موجودات، تغییری در رابطۀ ماده با شکل وارد نمی‌آورد، چون از دیدگاه او، صنعت، فن و هنر، تقلید طبیعت اند، یعنی کاری را که طبیعت به خودی خود میکند و موجودات یا هستنده‌ها را به وجود می‌آورد، صانع یا هنرمند با تقلید از طبیعت، فرآورده‌های فنی یا صنعتی را می‌سازد. موجودات طبیعی دارای شکل و ماده هستند؛ فرآورده‌های صنعت نیز دارای شکل و ماده هستند.

از دیدگاه ارسطو وقتی ما چیز‌ها را تجزیه و تحلیل می‌کنیم به یک حد (Limit) می‌رسیم (تمام چیزهای چوبی، در نهایت به چوب می‌رسند). همین حدِ نهایی، ماده است، یعنی وقتی ما چیزها را تا نهایت مورد تجزیه قرار می‌دهیم، به جایی می‌رسیم که دیگر نمی‌شود صورت یا شکل را جداکرد و این حد، ماده است.

ماده، حدِ وجودیِ (Limite ontologique) اشیا و ذوات است یعنی برای یافتن چیزی نمی‌شود فروتر از ماده رفت. حال اگر موضوع را به طریق معکوس آن مطرح کنیم، می‌گوییم که ماده اساس و بُنیاد شکل ‌پذیریِ اشیاست. به همانگونه که چوب اساس یا مایۀ شکل پذیری دروازه، چوکی، میز و غیره است، ماده نیز اساس یا مایۀ شکل پذیری تمام موجودات یا هستنده هاست.

از دیدگاه دیگر، چوبِ چهار تراش بالقوه هم دروازه است، هم میز، هم چوکی وغیره یعنی این توان را دارد که به هر چیز چوبی تبدیل شود. فعل یا کنشِ (Act) نجار چهار تراش را از بالقوه برون کشیده به دروازه تبدیل می‌کند. دروازه، چهار تراشِ بالفعل می‌شود. به همین‌گونه ماده، بالقوه همه چیز است. آب، هستنده‌ییست که صورت یا شکل آب، به مادۀ بالقوه انطباق یافته است و آن ماده را بالفعل آب ساخته است.

تبدیل شدن چهار تراش به دروازه در اثر عمل نجار صورت می‌گیرد. این عمل، حرکتی در چهار تراش وارد می‌آورد که از صورتِ چهار تراش براید و به صورت دروازه درآید. سپس گذار از بالقوه به بالفعل، یعنی گذار از دروازۀ بالقوه در چهار تراش به دروازۀ بالفعل در دروازه، حرکت است (به مفهوم بسیار عام آن نی به مفهوم حرکت مکانی یا انتقالی از یک جا به جای دیگر) و این حرکت به یک چیز معین یعنی دروازه می‌انجامد.

گذار از چهار تراش به دروازه، یعنی از ماده به ذات در اثر کششِ صورت یا شکل دروازه رُخ می‌دهد. شکلِ دروازه، چهار تراش یا ماده را به سوی خود «می‌کشاند». این حرکت اول. به همین‌گونه گذار از بالقوه به بالفعل یا از دروازۀ بالقوه در چهار تراش به دروازۀ بالفعل در دروازه، حرکت است. این حرکت دوم. اما از هر دو نظر، دو حرکت نامبرده با هم همسان‌اند، یعنی گذار از ماده به شی و گذار از شیِ بالقوه به شیِ بالفعل، عین حرکت اند.

بدین‌گونه می‌شود گفت که بین ماده و حرکت (البته منظور در این جا حرکت مکانی نیست) پیوند وجودی (Ontologique) بر قرار است.

از همان تحلیل اولیه و عمیق ارسطو تا کنون، حرکت و ماده به حیث دو  مفهومِ (Concept) وابسته به یکدیگر، موضوع علم فیزیک یا طبیعت شناسی را تشکیل می‌دهند.

بینش ارسطویی از ماده و صورت به حیث خط مسلط در طرح مسألۀ ماهیت ماده تا سدۀ هفدهم تداوم یافت. در طبیعت شناسیِ ارسطو، جهان انباشته از ماده است و جایی که در آن ماده نباشد وجود ندارد. ارسطو وجود خلاء را غیر قابل تصور می‌پندارد. در سدۀ هفدهم، موضوع خلاء در برابر فلسفۀ ارسطو مطرح گردید.

از دید ارسطو وقتی یک شی را مشاهده می‌کنیم، از خود می‌پرسیم که شکل آن چه گونه است و ماهیت آن کدام است؟ مثلاً یک میز را در نظر بگیریم: صورت آن، میز و ماهیت آن چوب است. این میز به حیث یک کُلِ مشخص در برابر ادراک ما قرار می‌گیرد، یعنی ما در همین مقابل شدن با یک چیزِ واحد، صورت آن را می‌شناسیم و می‌گوییم این میز است. صورتِ میز در کلیت آن یعنی به حیث کُل میز (نی جدا جدا به حیث پایه، رَوّک، روی میز، رنگ نصواری و دیگر اجزای متشکلۀ آن) به ما انتقال میکند.

تیوری ماده ـ صورتِ ارسطویی در علوم طبیعی سدۀ هفدهم در اروپا کنار گذاشته شد.

الف: مفهوم ماده در علوم سدۀ هفدهم،

گالیله (۱۵۶۴- ۱۶۴۲) که انجنیر عرصۀ تولید ماشین آلات در ونیز بود با مطالعه کردنِ مقاومت مواد و فلز‌ها متوجه شد که ویژه‌گی‌های ماده وابسته به مقدار و کمیت آن است: به هر اندازه‌یی که مقدار ماده زیاد باشد، به همان اندازه مقاومت آن در برابر فشار و قوۀ بیرونی کمتر است و برعکس، به هر پیمانه‌یی که کمیت آن کوچک باشد، مقاومت آن بیشتر است. این مشاهده وی را به آن واداشت تا دربارۀ به هم چسپیده گیِ درونیِ ماده بیندیشد.

گالیله با کنار گذاشتن بینش ارسطویی مبنی بر عدم امکان وجود خلاء، چنین مطرح کرد که خلاء در جوف‌های درونی ماده جا دارد و باعث مقاومت آن می‌گردد. وجود خلاء به ذره‌های ماده امکان می‌دهد تا به سوی همدیگر کشانیده شوند. یعنی وقتی دو ذرۀ ماده توسط خلاء از هم جدا می‌شوند، آنها شدیداً میلان دارند تا به هم بپیوندند. این میل به پیوند یا قوۀ جاذبه، عامل مقاومت ماده در برابر فشارهای بیرونیست.

گالیله به این بسنده نمی‌کند و با تکیه بر فرضیۀ وجود خلاء به مطالعۀ تیوریک سقوط اجسام در خلاء می‌پردازد، یعنی می‌خواهد مقاومت هوا را در برابر حرکت اجسام به سوی زمین، صفر تلقی کند. مفهوم خلاء به حیث یک مفهوم تیوریک به همین منظور از سوی گالیله تدوین یافت. وی بر بُنیاد این طرح، قانون معروف سقوط اجسام در خلاء را کشف کرد: اگر فاصلۀ طی شده توسط یک جسم در دقیقۀ اول یک متر باشد، در دقیقۀ دوم دو متر، در دقیقۀ سوم چهار متر، در دقیقۀ چهارم شانزده متر می‌باشد.

مسألۀ خلاء تنها در رابطه با ماده و سقوط اجسام نی، بل، از نگاه فلسفی مسألۀ جنجال برانگیزِ آنچه را که «ادراک ناشدنی»، «دریافت ناشدنی» یا «حس ناشدنی» است (یعنی خلاء) با خود دارد.

اما دکارت بینش مبتنی بر وجود خلاء را رد کرده بر آن است که پراگنده شدن ماده باعث تصور خلاء می‌گردد، در حالی که تراکم و پراگنده گی دو وضعیتِ ماده اند و نمی‌شود پراگنده‌گیِ بی‌نهایت را خلاء دانست. وی هم‌زمان برداشت ارسطو از ماده را به حیث قالب (قالب صورت‌های مختلف اجسام)، مایه (که از آن هر چیز ساخته می‌شود)، یا چیزی بالقوه (که با فعلیت یافتن، اشیای مختلف را می‌سازد)، کنار می‌گذارد.

دکارت ماده را چنین تعریف می‌کند: «ما خواهیم دانست که ماهیت یا سرشت ماده، یا اجسام به طور عموم، در سختی، سنگینی، رنگینی یا قابلیت آنها در انگیزش حواس ما نیست. سرشت ماده صرف جوهرِ امتداد یافته در درازا، پهنا و ستبراست» (دکارت، مجموع آثار به فرانسوی، ج ۳، ۱۴۹) .

 دکارت، ماده را با امتداد یکی می‌داند.

ممکن چنین برداشت شود که دکارت ماده را به ابعاد فضایی فرو می‌کاهد، ولی منظور اصلی او از «جوهرِ امتداد یافته» این است که آن چه را از ماده می‌شناسیم وابسته به ابعاد آن است. تنها با این بینش می‌توان ماده را اندازه کرد و این اندازه کردن برای بُنیاد گذاشتن «یک فیزیک ریاضیاتی» کافیست تا بتوان از طریق آن به طبیعت حاکم شد.

وقتی دکارت مسألۀ ترکیب ماده را مطرح می‌کند، به جای وجود خلأ در بین ذرات، وجود یک مادۀ سیال و شفاف را در نظر می‌گیرد. همان مادۀ سیال و شفافی که با حرکت خود به دور اجسام آسمانی باعث حرکت دورانی آنها به دور محورشان و حرکت انتقالی آنها به دور آفتاب می‌گردد. وجود همین مادۀ سیال و شفاف است که وقوع پدیده‌ها را در فضای هندسی ممکن می‌سازد.

از دید دکارت ماده همانند «اسفنجی است» که در جوف‌ها یا «خالی‌گاه»‌های آن «مادۀ سیالِ شفاف» در گردش است. در این برداشتِ «اسفنجی» از ماده، اتوم وجود ندارد. برای دکارت ذره‌های تقسیم‌ناپذیر وجود ندارند، چون، آفریدگار توان آن را دارد که کوچک‌ترین ذره‌ها را باز هم بشکاند. دکارت به ثنویت یا دو بُنی (دوآلیزم) معتقد است، یعنی وجود دو جوهر متفاوت را در هستی مطرح می‌کند (ماده و روح). از آنجا که هر هستندۀ مادی دارای ابعاد است، پس هستنده‌های غیر مادی (روح) فاقد بُعد یا امتداد اند.

فیزیک، ماده یا هستنده‌های بُعدمند را مورد مطالعه قرار می‌دهد. برای دکارت بین اجسام زنده و ماشین هیچ فرق بُنیادی وجون ندارد. در ماشین، پیچ‌ها با فنر‌ها و نل‌ها و دیگر پرزه‌ها چنان ترکیب می‌شوند که قابل دیداند. در حالی که در اجسام زنده نمی‌توان آنها را با چشم دید، یعنی وجود دارند ولی از نظر پنهان‌اند.

برای دکارت طبیعت و انسانِ صانع عین کار را انجام می‌دهند: اجزا و پرزه‌ها را ترکیب می‌کنند. این بینش دکارت را بینش میکانیستی از هستی نام گذاشته‌اند.

ارسطو وجود خلأ را رد می‌کرد چون بر آن بود که اگر مقاومت در برابر یک چیزِ متحرک وجود نداشته باشد، سرعت آن لایتناهی می‌باشد. هوا چون یک چیزِ واقعیِ مادیست، در برابر حرکت اجسام مقاومت می‌کند و باعث کُندی سرعت و بلاخر باعث توقف آنها می‌گردد. از آنجا که جنبنده‌یی با سرعت لایتنایی وجود ندارد، پس به هر شکلی مقاومت در برابر جنبنده‌ها وجود دارد، یعنی خلایی وجود ندارد. اما دکارت از طریق دیگری به عدم امکان وجود خلأ می‌رسد: از آنجا که ماده و امتداد (ابعاد) مانند دو روی یک سکه‌اند، یعنی یکی مترادف دیگریست، تصور فضای بدون ماده یک تناقض محض است، چون فضا خود ماده است و ماده خود فضاست.

ارسطو بین جایِ یک جسم و خود جسم فرق قایل بود. وی جای جسم را پوش بیرونی یا مرز محاطی جسم می‌دانست. مثل کوزه‌یی که جایگاه آب باشد. پوش بیرونیِ آبی که در کوزه است با جدار درونی کوزه در هم‌جواری کامل قرار دارند. یعنی جدار داخلی کوزه با پوش یا حدود بیرونیِ آبی که در کوزه است، یکی است. پس جایگاه یا مکانِ آب اگر از یک سو کوزه است، از سوی دیگر جدار بیرونی و محاط خود آب هم است. ارسطو از این نمونه نتیجه می‌گیرد که جایگاه یک شی حدود بیرونی آن شی است که با خود شی یکی نیست.

اما برای دکارت بین جایگاه یک جسم و خود جسم هیچ‌گونه فرقی وجود ندارد. از دید دکارت، چون اجسام در حرکت اند، ما تصور می‌کنیم که از یک فضایِ خالیِ اشغال شده به فضایِ خالیِ دیگر انتقال می‌کنند، در حالی که صرف «جا»‌های یک دیگر را عوض میکنند.

جهان انباشته و پُر از ماده است، یعنی یکسره امتداد و بُعد است. دکارت تصور خلأ را ناشی از کار بُرد ساده لوحانۀ زبان می‌داند. وقتی می‌گوییم کوزه خالیست، منظور ما این است که فاقد آب یا شراب است. یا وقتی می‌گوییم خانه خالیست، منظور ما این است که کسی در خانه نیست. وجود هوا را در کوزه نادیده می‌گیریم چون منظور ما از پُر بودن و خالی بودن، بودن و نبودن آب است، نی بودن و نبودن ماده. با عمومی ساختن این برداشت به این تصور رسیده‌ایم که به همان‌گونه که کوزه می‌تواند از آب خالی باشد، فضا هم می‌تواند از ماده خالی باشد. اما این صرف یک تصور و تخیل است که از کاربرد نادرست زبان بر خاسته است.

از دیدگاه پاسکال (Pascal) اشتباه دکارت در این است که وی مفاهیم خلأ و «هیچ» را یکی پنداشته است. هیچ یا عدم یک مفهوم وجودیست یعنی مفهومی از مبحث «وجود» است، در حالی که خلأ یک مفهوم شناختیست، یعنی مربوط به بحث معرفت است.

در یک مکانِ خالی، البته، هیچ چیز یافت نمی‌شود، ولی از این نمی‌توان نتیجه گرفت که چون هیچ چیزی در آن نیافته‌ایم، خودش هم هیچ یا عدم است. از دید پاسکال اشتباه استدلالی دکارت (که در منطق مغالطه (Paralogism) نامیده می‌شود) در همین گفته نهفته است.

«تهی بودن از ماده» به مفهوم عدم یا نیستی نیست.

پاسکال می‌نگارد: «به همان اندازه که بین فضای خالی و جسم مادی فرق وجود دارد، به همان پیمانه بین نیستی و فضای خالی تفاوت است؛ فضای خالی در وسط ماده و عدم (نیستی) قرار دارد.» (پاسکال، مجموع آثار به فرانسوی، ۱۹۶۳: ۲۰۳)

برداشت دکارت از ماده مبنی بر این که ماده و بُعد (یا امتداد) یکی‌اند دشواری‌های دیگری را در رابطه با ماهیت ماده و ماهیت حرکت به وجود می‌آورَد. از آنجا که فضا (مکان) یا جهان، لایتناهی است و لایتناهی بودن به معنای جاودان بودن است، دکارت با معضلۀ ردِ آفرینش جهان و ماده رو به رو می‌شود که از سوی کلیسا و مذهب بدون کوچکترین گذشتی مورد نکوهش و پیگرد قرار می‌گیرد. دکارت برای رهایی از این معضله، این دو مفهوم جداگانه را در رابطه با حدود جهان به کار می‌بندد: یکی مفهوم لایتناهی (Infini) را که صرف به واجب الوجود یعنی آفریدگار تعلق می‌گیرد و دیگری مفهوم نامعین (indéfini) را که جهان را بازگو می‌کند به این معنی که نمی‌توان تصور کرد که جهان محدود است و نمی‌توان حدود آن را معین کرد. دکارت می‌گوید: «شاید این حدود تنها به خدا معلوم باشد… و من توان علم بر آن را ندارم» (دکارت، ج ۳، ۷۳۷ـ۷۴۸)  دکارت افزون برخودِ خدا، اراده را نیز لایتناهی می‌پندارد چون آن را نشانۀ وجود خدا در بشر تلقی می‌کند.

دکارت بر آن است که یک گِردباد شفاف و نورین با حرکت دورانی خود به دَور سیاره‌ها آنها را به گِرد محور شان می‌چرخاند و گِردبادی بزرگتر آنها را به دور آفتاب می‌گرداند. این «گِردباد»‌ها از چنان ماده‌یی سیال و شفاف تشکیل یافته‌اند که مقاومت آنها در برابر اشیای دیگر صفر است، یعنی کتلۀ مادی آنها نزدیک به هیچ است. یا به دیگر سخن، ذرات آنها چنان پراگنده‌اند که مقاومت آنها را در برابر اشیای دیگر صفر می‌سازد.

نیوتن این برداشت ساده انگارانۀ دکارت را مورد نقد قرار داده و از طریق تجارب ثابت ساخت که ماده به هر اندازه‌یی هم که سیال و پراگنده باشد، بازهم دارای مقاومت است. مقاومت باعث اصطکاک با سیاره می‌شود و بالاخره حرکت سیاره پایان می‌یابد. از این دیدگاه تیوری دکارت نمی‌تواند نظام خورشیدی را توضیح دهد. نیوتن در اثر مشهورش به نام اصول ریاضیِ فلسفۀ طبیعی که بُنیاد فیزیک میکانیکی جدید را پی‌ریزی می‌کند برداشت دکارت از ماده را رد کرده، اصول زیر را مطرح می‌سازد:

ـ فضا (مکان) و زمان به طور مطلق و خارج از ماده وجود دارند و حسیّات خداوند (Sensoria Dei) اند؛

ـ فضا از ماده جداست؛ فضا پذیرای جسم است (یعنی خالی است) و ماده پذیرای جسم نی بل خود جسم است. فضا شگافتنی یا عبور شدنیست ولی ماده شگافتنی یا عبور شدنی است.

نیوتن با جدا کردن حجم از کتله برداشت جدیدی از ماده ارایه می‌کند: «مقدارِ ماده، اندازه ییست که از تراکم (کثافت) و حجم آن به دست می‌آید… من این مقدار را کتله یا جسم می‌نامم.» بدین گونه مفاهیم بُنیادی فیزیک میکانیستی جا افتاده‌اند: ماده، حرکت، فضا (مکان) و زمان.

با آنکه نیوتن جهان را آفریدۀ خدا و مکانِ مطلق و زمانِ مطلق را حسیّات او می‌پندارد، با تدوین مفهوم کتله، صفحۀ جدیدی در شناخت طبیعت باز می‌کند. دیگر بحثِ ذات ماده، بحث نیروی درونی نگه‌دارندۀ صورت اجسام به حیث یک قوۀ فرا طبیعی و فرا مادی کنار گذاشته می‌شوند و مفاهیم علمی جای مفاهیم فلسفی را می‌گیرند: کتله، کثافت و «ماند» (عطالت) به حیث واقعیت‌های اندازه شونده داخل پراتیک علمی می‌شوند.

دالامبر (Dalember)، فیزیک‌دان فرانسوی، بُنیاد میتافیزیکی فلسفۀ طبیعی نیوتن را کنار گذاشته، صرف به مطالعه و بررسی اجسام می‌پردازد: «ناشگافتنی بودن، خصوصیت عمده‌یی است که ما به وسیلۀ آن اجسام را از بخشهای فضای نامعین، که تصور می‌کنیم جایگاه اجسام‌اند، جدا می‌سازد.» (رسالۀ دینامیک، ص ۱) در این حکم باید توجه کرد که دالامبر وجود مکان مطلق را مطرح نساخته بل از تصور بشر مبنی بر وجود فضایی خالی، یاد می‌کند. قرار داشتن اجسام در فضا به حیث تصور ذهنی آدمی مطرح شده است. دالامبر تیوری جایگاه ارسطویی را تازه ساخته بر آن است که جای یا مکانِ یک جسم، فضا نیست که جسم آن را اشغال کرده است. بدین گونه صرف از طریق اندازه‌گیری اجسام است که می‌توان مکان را اندازه کرد. یعنی اگر بخواهیم یک متر طول را در فضا اندازه کنیم، ناگزیزیم یک جسم را به اندازۀ یک متر در آن قرار دهیم تا بگوییم این یک متر است، در حالی که هرگونه اندازه کردنِ یک شی توسط یک مقیاس از جنس همان شی صورت می‌گیرد. یک راه توسط بخشی از راه انداز می‌شود؛ حرارت یک شی توسط بخشی از آن اندازه می‌شود در حالیکه مکان یا فضا توسط بخشی از فضا اندازه شده نمی‌تواند بل، باید جسمی (مثلاً یک متر مکعب) را در آن قرار داد تا اندازه شود.

این دید عمیق نشان می‌دهد که ماده با فضا یا مکان بسته‌گی جوهری دارد و به گونه‌یی وجود مکانِ بی ماده را از اعتبارِ شناختی می‌اندازد. دالامبر به همین جنبۀ معرفتیِ (Epistémique) ماده و مکان اهمیت قایل می‌شود تا به جنبۀ وجودی (Ontologique) آنها. وی بر اصل اندازه‌گیری در فیزیک تأکید کرده هشدار می‌دهد که اندازه کردن یک شی به معنای اثبات وجود آن نیست. مثلاً سرعت را در نظر بگیریم. سرعت را در زمان معمولاً چنین تعریف می‌کنند:

سرعت = فاصله \ زمان (مثلاً صد کیلومتر در یک ساعت)

سرعت صرف یک نسبت عددی است یعنی رابطه‌یی بین اعداد است، نی کدام رابطه بین مکان (فاصله) و زمان، چون چنین رابطه‌یی مطرح بوده نمی‌تواند، یعنی نمی‌شود فاصله را با زمان سنجید ولو هم اگر به طور عامیانه می‌گوئیم تا آن جا یک ساعت راه است. پس سرعت یک نسبت عددی است و وجود مستقل ندارد. اندازه کردن فضا یا مکان نیز دلیلی بر وجود مستقل آن نیست. اما وقتی دالامبر حرکت جسم را اشغالِ پی‌هم جاهای همجوار تعریف می‌کند، همسانی فضا را می‌پذیرد، به این معنی که وقتی یک جسم از جای الف به جای ب و بعد به جای ج می‌رود، باید این جا‌ها  به طور همسان پذیرای جسم مذکور باشند. به دیگر سخن فضا از اجزایی ترکیب شده است که با هم همسان‌اند. آنچه که ممکن نیست در مورد اجسام گفت. اجزای اجسام با تمام شباهت‌هایی که می‌توانند با هم داشته باشند، از هم متمایز اند.

فضا گویا واقعیتی است که هر بخش آن با بخش دیگر آن همسان است.

به همین‌گونه اگر لحظات با هم همسان نباشند، حرکت ناممکن است. جسم متحرک در لحظات پی‌هم جاهای پی‌هم را اشغال می‌کند. پیهم بودن لحظات به معنای همسان بودن آنهاست. در غیرآن چه گونه ممکن است از یکی به دیگری گذار صورت گیرد. بدین‌گونه از دیدگاه دالامبر، زمان و فضا تا بینهایت قابل تقسیم اند چون هر کدام دارای اجزایی اند که با هم یکسان‌اند. از دیدگاه دالامبر، وجودِ حرکت مبتنی بر وجودِ مکان و زمان است ولی وی وجود این دو را بدیهی می‌پندارد و بر اساس آنها، حرکت را مطرح می‌کند. دالامبر مسألۀ ذات ماده را (یعنی ماده چیست؟) یک مسألۀ میتافیزیکی دانسته، آن را کنار می‌گذارد. آنچه به او اهمیت دارد مسألۀ چی گونه بودن ماده (چونی) است، یعنی مسأله معرفتی آن یا مسألۀ شناخت ماده.

ماده در فیزیک مُدرن

جان لاک (John Locke) در سال ۱۶۹۰ در رساله دربارۀ فهم بشری نگاشت: «باید در اجسام دو نوع کیفیت را از هم متمایز ساخت. یکی آن کیفیت‌هایی که در هیچ حالتی از اجسام جدا نمی‌شوند، به گونه‌یی که اجسام همیشه آنها را در  خود حفظ می‌کنند. این کیفیت‌ها قسمی‌اند که حواس ما آنها را در تمام اجزای ماده ادراک می‌کنند و ذهن آنها را از ماده جدایی‌ناپذیر تلقی می‌کند، حتی اگر نتوانیم آنها را مستقیماً دریابیم. من این کیفیت‌های جدایی ناپذیر را «کیفیت‌های اولیه» می‌نامم که عبارت‌اند از: جامدی، بُعد یا امتداد، شکل، عدد، حرکت یا سکون. هرکدام این ویژه‌گی‌ها در ذهن ما تصورات ساده و اولیه‌یی را ایجاد می‌کند. کیفیت‌های نوع دوم در اجسام، در حقیقت، توانمندی آنها در ایجاد احساس‌های عدیده در ما چون رنگ‌ها، صداها، مزه‌ها و غیره است (به وسیلۀ کیفیت‌های اولیۀ اجزای نامحسوس و کوچک) من این کیفیت‌ها را «کیفیت‌های ثانوی» می‌نامم.»

تا پایان سدۀ نزدهم، دو مفهوم برای بیان ساختار ماده مورد استفاده قرار می‌گرفت: یکی مفهوم «ذره» که در واقع یک ساختۀ ذهنی یا یک «شیِ تیوریکِ مجرد» بود که بر بُنیاد مشاهدۀ اشیای کوچک چون دانۀ ریگ یا ستارۀ دور دست، تصور می‌شد. یگانه چیزی که ذره را از نقطۀ هندسی متمایز می‌ساخت داشتنِ «کتله» بود یعنی مقداری از ماده. اما این مفهوم مسألۀ قوۀ جاذبه را که نیوتن بدون پاسخ گذاشته بود توضیح نمی‌داد. به راستی چی چیز باعث می‌شود که ماه در فاصلۀ ۳۸۴۰۰۰ کیلومتر، زمین را «حس» کند یا این که کرۀ زمین بدون داشتن کدام تماس با ماه، آن را به سوی خود بکشاند؟

نیوتن قانون جاذبه را اعلام کرد (قوۀ جاذبه بین دو جسم معکوساً متناسب است با مربع فاصله بین آنها) ولی برای فهم چرایی این قوه گفت: «من هیچ فرضیه‌یی را پیش نمی‌کشم». یعنی در آن زمان کشش دو جسمی که از هم دور اند و توسط خلاء از هم جدا می‌شوند، هیچ گونه توضیحی نداشت. برای توضیح این پدیده، مفهوم بُنیادی دیگری در فیزیک کلاسیک تدوین شد به نام «موج» یا «ساحه».

مفهوم موج برای بیان حرکت ویژه‌یی به کار گرفته شد که از مادۀ متکا، صرف به حیث یک وسیله برای انتشار خود استفاده می‌کند بی آنکه خودِ این ماده که تکیه‌گاه حرکت است، انتقال کند. مثال بارز آن امواج روی آب است. موج تصویر کُلیِ این نوع حرکت است بی آنکه حرکاتِ جزییِ هر ذرۀ «تکیه‌گاه» (مثلاً آب یا هوا) را در نظر بگیرد. این برداشت، امواج الکترومقناطیسی چون نور و امواج رادیو را قابل فهم ساخت.

مسألۀ انتشار نور همراه با این پرسش بود که متکای امواج نوری را چی نوع ماده تشکیل می‌دهد؟ آنگونه که متکای امواج را آب و متکای صدا را هوا تشکیل می‌دهند. برای نور وجود ماده‌یی ناشناخته، سیال و شفاف به نام اثیر (Ether) فرض شد. ولی وجودِ چنین ماده‌یی چنان شگفتی‌آور و تضادآمیز از آب درآمد که بالاخر از آن صرف نظر شد و این برداشت پذیرفته شد که امواج الکترومقناطیسی کدام حرکتِ متکی بر ماده نبوده، بل، خود یک موجود جداگانۀ طبیعی است. مفهوم «موج» از داشتن بُنیاد مادی آزاد شد. به جای موج، مفهوم «ساحه» شیوع یافت که همین پدیده‌ها را توضح می‌داد. بدین‌گونه «ساحه»، از هویتِ مستقل وجودی برخوردار گردید، همان‌گونه که «نقطۀ کتله‌مند» یا ذره، از آن برخوردار گردیده بود.

فیزیک کلاسیک بر بُنیاد همین دو مفهوم استوار گردید:

ـ ذره‌ها، عناصر مادی‌اند؛

ـ ساحه‌ها، میانجی‌ها یا واسطه میان عناصر مادی‌اند. اجسام مادی در میان ساحه‌ها که از جنس ماده نیستند، شنا می‌کنند. قوۀ جاذبه، انتشار امواج و غیره، دیگر کدام مشکل تیوریک ایجاد نمی‌کنند. کرۀ زمین در اطراف خود ساحۀ جاذبه‌یی می‌آفریند که توسط آن ماه را به سوی خود می‌کشاند. بدین ترتیب، تأثیرگذاری از دور کاملاً ممکن می‌گردد، چیزی که نیوتن نمی‌توانست آن را مطرح نماید.

به همین ترتیب جذب و دفع دو ذره‌یی که دارای چارچ‌های برقی‌اند توضیح می‌گردند: هر کدام تحت تأثیر ساحۀ برقیِ دیگری قرار می‌گیرد و واکنش نشان می‌دهد.

فزیک تا پایان سدۀ نزدهم بر اساس همین الگو استوار بود.

باید خاطر نشان ساخت که مفهوم ساحه کیفیت‌های اولیۀ ماده را کنار می‌گذارد. یک ساحه فاقد جوهر یا متکای مادی است. فاقد کتله و فاقد شکل است؛ در واقع تمام فضا را اشغال می‌کند. ساحه‌ها برعکسِ اجسام و ذرات مادی که در یک زمانِ معین در یک مسیر معین حرکت می‌کنند، همزمان در تمام مسیرهای فضایی وجود می‌داشته باشند و از همین‌جاست که در مورد آنها به جای مفهومِ حرکت از مفهومِ «انتشار» استفاده می‌شود. اجسام طبیعی دارای دو ویژه‌گی‌اند: ۱) مقدار و ۲) فضامندی یا بُعدمندی. این دو ویژه‌گی در رابطه با دوگانه‌گیِ ممتد و ناممتد (یا منقطع) مطرح می‌گردند یعنی داشتن مقدار و در فضا جایی را اشغال کردن، جسم را هویت منقطع و ناممتد می‌دهد. برخلافِ زمان و مکان که به حیث «موجوداتِ» ممتد در نظر گرفته می‌شوند.

ساحه نیز از امتدادِ فضایی برخوردار است یعنی جایی در فضا نخواهد بود که ساحه (مثلاً ساحۀ مقناطیسی) در آن نباشد. امتداد و انقطاع دو مفهوم بُنیادی فیزیک کلاسیک‌اند. در فیزیک کلاسیک هویت ذره‌ها کاملاً روشن است: یک ذره هم از نگاه مقدار و هم از نگاه بُعد، منقطع یا ناممتد است. از نگاه مقدار می‌توان تعداد ذره‌ها را با اعداد شُمُرد. از نگاه بُعدمندی نیز منقطع یا ناممتداند، زیرا هر ذره جای ویژه یا نقطۀ مشخصی را در فضا اشغال می‌کند.

چنین بود برداشت فیزیک کلاسیک از ماده تا آغاز قرن بیستم.

«مادۀ کوانتیک»،

موجودات فیزیکِ کوانتیک را «کوانتون‌ها» (Quanton) می‌نامند. الکترون، پروتون، نیوترون، فوتون و غیره همه زیر اسم عام «کوانتون» قرار می‌گیرند.

کوانتون‌ها – برخلاف ویژه‌گی‌های ذره در برداشت فیزیکِ کلاسیک که در بالا دیده شد – از ویژه‌گی عجیبی برخورداراند: از نگاه مقدار، منقطع‌اند ولی از نگاه فضاگیری یا بُعد دارای امتدادِ فضایی‌اند. این ویژه‌گی به معنای این است که یک کوانتون با آنکه یک مقدارِ معینِ ماده است تمامِ فضا را اشغال می‌کند. پس یک کوانتون از نگاه مقدار مثل یک ذره است ولی از نگاه بُعدمندی مانند یک «ساحه» است؛ یعنی در واقع نی ذرۀ محض است، نی ساحۀ محض!

در تیوری کوانتیک، مونیزمِ کوانتیک (یعنی تنها یک گونه شئ به نام کوانتون مورد بحث است) جای دوالیزم یا ثنویتِ فیزیکِ کلاسیک را گرفت (که به دو نوع موجود جداگانۀ اولیه باور داشت: ذره و ساحه). موجوداتِ تیوریِ کوانتیک، کوانتون ها، با آنکه از نگاه کتله، چارچ برقی و غیره از همدیگر فرق دارند ولی از نگاه سرشتی و ذاتی، یک گونه‌اند. ریچارد فینمن (Richard Feynman)، فیزیک‌دان مشهور در مورد کوانتون‌ها می‌گفت: «اشیای کوانتیک همه دیوانه‌اند، ولی حد اقل یک نوع جنون دارند،… »

باید دید که از «کیفیت‌های اولیۀ ماده» (آن گونه که جان لاک مطرح کرده بود) در کوانتون‌ها چی باقی می‌ماند.

۱ـ جامد بودن: یک جسم جامد سه خصوصیت دارد:

الف: اشغال بخشی از فضا یا مکان،

ب: داشتن کتله یا مقداری از ماده،

ج: عبور ناپذیری: اجسام جامد از یک دیگر عبور کرده نمی‌توانند.

این خصوصیات در کوانتون‌ها یافت نمی‌شوند.

اتوم: از برداشتِ لوکرس در یونان باستان گرفته تا فیزیک کلاسیک، اتوم ذره‌یی است که نمی‌توان آن را شکستاند یا از آن عبور کرد. اجسامِ جامدِ عادی را می‌توان شکستاند، چون اتوم‌های آنها را از همدیگر جدا می‌کنیم ولی آخرین خشت آنها، اتوم، شکسته ناشده باقی می‌ماند. به هر اندازه‌یی که اتوم‌های یک جسم با هم نزدیک و چسپیده باشند به همان پیمانه جسم مذکور سفت و محکم می‌باشد. اما در واقعیت امر یک اتوم یک چیز بسیار نازک است و می‌شود آن را «انباشته از خلاء» (!) تلقی کرد. جسامت یک اتوم به طور دقیق تعیین شده نمی‌تواند چون بر عکسِ پنداشت کلاسیک، کروی یا مکعبی نبوده و مرز معین تغییرناپذیر ندارد. چنین به نظر می‌رسد که یک اتوم حجمی را اشغال می‌کند که ابعاد آن در حدود چند نانومتر (ملیاردم یک متر یا ^۹-۱۰متر) اند. بخش اعظم این حجم توسط الکترون‌ها اشغال می‌شود که در اطراف هسته قرار دارند. جسامت هستۀ اتوم ده هزار تا صد هزار بار نسبت به جسامت اتوم کوچک‌تر است ولی تقریباً تمام کتلۀ اتوم را در خود متمرکز می‌سازد. کتلۀ یک الکترون کمتر از یک هزارم کتلۀ اتوم است.

برای تصور کردن تناسب جسامت هسته با جسامت اتوم می‌توان تمثیل زیر را در نظر گرفت. اگر ساختمانی به طول ۴۵ متر، به عرض ۴۵ متر و دارای ۲۰ طبقه را یک اتوم تصور کنیم، جسامت هستۀ آن برابر یک میز کارِ یکی از اپارتمان‌ها می‌باشد! البته فضای بین میزکار (هسته) و تمام ساختمان را الکترون‌ها اشغال می‌کنند به گونه‌یی که اگر دو اتوم (یادو ساختمان) با هم تصادم کنند، یک دیگر را دفع می‌کنند. وجود الکترون‌ها در اطراف هسته به گونه‌ییست که برای اتوم‌های دیگر پُر یا انباشته «حِس» می‌شود، ولی برای برخی ذرات کوچک‌تر یا سریع‌تر (دارای انرژیِ حرکیِ بیشتر)، قابل عبور می‌باشد. پس اتوم برای اتوم‌های دیگر عبور ناپذیر یعنی سفت است ولی برای ذره‌هایی مثل الکترون، نیوترون و غیره قابل عبور است. از آنجا که نیوترون‌ها فاقد چارچ برقی‌اند، به بسیار ساده‌گی از اتوم عبور می‌کنند (در صورتی که مستقیماً با هسته برخورد نکنند) چون الکترون‌ها را اصلاً «حِس» نمی‌کنند. پس جامد بودن یا غیر قابل عبور بودن برای اشیای کوانتیک، واقعیت‌های بسیار نسبی اند. پس نمی‌توان گفت که «غیر قابل عبور بودن» برای اجسام کوانتیک یک «خصوصیت اولیه» است.

برای اجسام عادی، غیر قابل عبور بودن به این معناست که مقدار مادۀ یک جسم تغییر نمی‌کند یعنی تداوم شی بر بُنیاد همین مقدار ماده به حیثِ جوهر آن قابل فهم می‌باشد. مثلاً می‌شود یک چارمغز را تکه تکه کرد ولی به همین‌گونه می‌توان پارچه‌های آن را دوباره با هم جمع کرد و چارمغز اولی را ساخت، بی آن که چیزی از آن کاسته شود (البته منظور جمع‌آوری تمام پارچه‌های شکسته شدۀ آن است). از دیدگاه تیوریِ کوانتیک نیز هنگام تغییر مادی، برخی چیزها تغییر نمی‌کنند مثلاً انرژی و چارچِ یک شئِ کوانتیک تغییر نمی‌کنند، اگر هم خود آن تغییر کند. این ویژه‌گی‌های ثابت، تداوم مادی اشیای کوانتیک را ضمانت می‌کنند.

هیئت یا شکل (چون کره، مکعب و غیره) که صورتِ بیرونیِ اشیایِ مادی را می‌سازد در اشیایِ کوانتیک وجود ندارد. یک اتوم کدام شکل ظاهریِ بسته شده و ثابت ندارد، همان‌گونه که در فیزیک کلاسیک، یک ساحۀ الکترومقناطیسی فاقد شکل یا هیئت بیرونی بود و بسته به شرایط بیرونی تغییر می‌کرد. یک شئِ کوانتیک با آنکه فاقد «چهره» است ولی از یک ویژه‌گی عجیب برخوردار است: تناظر. یک اتوم کروی نیست ولی می‌تواند تناظر کروی داشته باشد یعنی از هر زاویه که به آن نگریسته شود، همان است و تغییر نمی‌کند.

دو کوانتونِ دارای چارچ همسان یکدیگر را دفع می‌کنند. این قانون فیزیک کلاسیک در اشیای کوانتیک حفظ می‌گردد. دو پروتون که دارای چارچ مثبت اند، یک دیگر را دفع می‌کنند و قوۀ دفع شان مطابق قانون کلاسیک، معکوساً متناسب به فاصلۀشان از یک دیگر است.

هستۀ اتوم از ویژه‌گی دیگری برخوردار است که در آستانۀ سدۀ بیستم کشف گردید. در فاصله‌های بسیار کوتاه، در حدود چند فنتومتر (^۱۵-۱۰ متر)، کوانتون‌های هسته به وسیله قوه‌یی که بعدها «قوۀ هسته‌یی» نام گرفت، بر یکدیگر اثر می‌گذارند، ولی همین که به یک فاصلۀ معین از یکدیگر دور شوند، دیگر اصلاً یک دیگر را «حس» نمی‌کنند. این قوه به تدریج کم نمی‌شود، بل، یا وجود دارد یا ندارد. اگر یک پروتون را در نظر بگیریم، چه گونه‌گی تأثیر آن بر هر یک از کوانتون‌های دیگر فرق می‌کند. یک الکترون یا یک پروتونِ دیگر چون دارای چارچ برقی‌اند از پروتون فوق‌الذکر تا فاصله‌های بسیار دور متأثر می‌شوند، چون قوۀ الکترومقناطیسی (مطابق قوانین فیزیک کلاسیک) در آنها عمل می‌کند. اما یک نیوترون که فاقد چارچ برقی است می‌تواند از کنار پروتون نامبرده بگذرد بی آنکه اصلاً یک دیگر را حس کنند تا این که فاصلۀ آنها بسیار نزدیک شود (در حدود ^۱۵-۱۰ متر). بدین‌گونه «جسامت» یا «حجمِ جودیِ» یک کوانتون یک مفهوم نسبی می‌گردد.

مادۀ تیوری نسبیت انشتین،

در بخش اول گفته شد که نیوتن برای بُنیان‌گذاری فیزیک، به جای ماده که یک مفهوم جوهریست، «مقدارِ ماده» یا «کتله» را اساس قرار داد. به هر اندازه‌یی که مقدار ماده در یک جسم زیاد باشد به همان پیمانه کتلۀ آن بزرگ‌تر است و «ماند» یا عطالت آن بیشتر، یعنی باید قوۀ بیشتری را بر آن وارد کرد تا آن را به حرکت آورد.

ماند یا عطالت به معنای ظرفیتِ یک شئ است برای مانع شدنِ تغییر وضع حرکی آن. در فیزیک کلاسیک کتلۀ یک سیستمِ بسته، صرف نظر از این که عناصر ترکیبی آن با هم تعاملات فیزیکی یا کیمیاوی انجام می‌دهند یا نی، همیشه ثابت می‌ماند.

در یک صندوقِ کاملاً بسته هر چی روی دهد (مثلاً تصادم اجزا، تبدیل اجزا به یکدیگر، تغییرات کمیاوی، تعاملات برقی وغیره) تغییری در کتله یا مقدار مادۀ آن صندوق وارد نمی‌آید.

درکنار کتله، چیز دیگری که قابل اندزه گیری است انرژی است. وزنِ یک جسم تصوری از کتله به دست می‌هد ولی «انرژی» یک تصورِ نسبتاً انتزاعی و مجرد است. سودمندیِ مفهوم یا تصور انرژی در این است که پدیده‌های کاملاً مختلف و جداگانۀ طبیعی را احتوا کرده، آنها را با هم ارتباط می‌دهد. مقدار انرژیِ یک سیستمِ بسته نیز تغییر نمی‌کند، ولو تغییرات عدیده‌یی در اجزای این سیستم رُخ دهند.

بدینگونه در یک سیستم بسته، هم کتله (مقدار ماده) تداوم و ثبات دارد و هم انرژی.

اگر تبدیل برق به نور در یک چراغ، تبدیل برق به حرارت در یک بخاریِ برقی یا تبدیل انرژیِ کیمیاوی به برق در یک بطری را در نظر بگیریم، در تمام این دگرگونی‌ها چیزی ثابت و تغییر ناپذیر می‌ماند: انرژی. گرم کردن خانه، پختن غذا، راندن یک وسیلۀ نقلیه، خلاصه تمام کنش‌هایی که باعث تغییر در جهان می‌شوند نیازمند انرژی‌اند. پس انرژی وسیلۀ جهان‌شمول و کُلی برای وارد آوردن تغییرات در سیستم‌های فیزیکی است.

یک جسم دارای دو نوع انرژی است: یکی انرژی درون ساختاری که ظرفیت جسم مذکور را برای تأثیر وارد کردن بر دیگر اجسام بیان می‌کند و دیگری انرژی جُنبشی یا انرژی برون ساختاری که حرکتِ یک جسم به این جسم می‌دهد. انرژی درونیِ یک جسم از ویژه‌گی‌های جسم است در حالیکه انرژی بیرونی وابسته به وضع حرکت یا وابسته به سرعت جسم تغییر می‌کند.

فیزیک نسبیتِ انشتین برای سرعتِ اجسام یک حد اکثر قایل می‌شود که غیر قابل عبور است. این سرعت نهایی، همانا سرعت نور است که سه صد هزار کیلومتر در ثانیه است.

انرژی جُنبشی یا حرکیِ یک جسم با افزایش سرعتِ آن، افزایش می‌یابد، یعنی مستقیماً متناسب است با سرعت. پس جسمی که با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت می‌کند باید انرژیی نزدیک به لایتناهی داشته باشد. اما چرا یک جسم نمی‌تواند از سرعت نور سریع تر حرکت کند؟ در فیزیک کلاسیکِ نیوتن، عطالت یا ماند یک جسم، ثابت تلقی می‌شد، در حالی که برای افزایش سرعت یک جسمِ در حال حرکت، به تدریج، انرژی بیشتر از پیش نیاز است. به طور مثال اگر یک موتر برای گذار از سرعت ۹۰ کیلومتر فی ساعت به سرعت ۱۰۰ کیلومتر فی ساعت یک لیتر بنزین اضافی در صد کیلومتر مصرف می‌کند، برای گذار از ۱۰۰ کیلومتر فی ساعت به ۱۱۰ کیلومتر فی ساعت دو لیتر اضافی و برای گذار از سرعت ۱۱۰ به سرعت ۱۲۰، چهار لیتر اضافی مصرف خواهد کرد. به دیگر سخن، به حرکت آوردن یک جسم ساکن انرژی کم ضرورت دارد در حالی که برای سریع تر ساختنِ یک جسمِ دارای حرکتِ سریع، انرژی بسیار زیاد ضرورت است. برای آنکه یک جسم سرعت نور را کسب کند باید آن را با یک انرژی لایتناهی سرعت بخشد.

بدین‌گونه عطالت یا «ماندِ» یک جسم، موازی با سرعت جسم مذکور تغییر می‌کند. وقتی سرعت جسم به سرعت نور نزدیک می‌شود، عطالت جسم مذکور نزدیک به لایتناهی می‌شود یعنی دیگر ممکن نیست آن را سریع‌تر ساخت!

انرژیِ مجموعیِ یک جسمِ ساکن مساوی به انرژی درونی آن است چون انرژی حرکی یا جُنبشی آن صفر است. انرژی درونی همان کتله است. این جملۀ اخیر در واقع همان فارمول مشهور انشتین است که انرژی را با کتله یکی می‌سازد. البته مقیاس (یا واحدِ شمار) انرژی با مقیاس کتله یکی نیست و برای تعادل معادله باید یک ضریب را اضافه کرد که همان c²  (مربع سرعت نور) است. بدین گونه می‌رسیم به فارمول مشهور انشتین:E_{0 =} MC²

این برابری بین انرژی و کتله پیامدهای شگفتی‌آور و ظاهراً تناقض‌آمیزی دارد. نخست از همه می‌توان تصور کرد (یا شاید هم واقعاً وجود داشته باشد) که یک شئ می‌تواند فاقد کتله بوده، صرف به حیث انرژی (همان عاملِ کنش یا تأثیر بر جهان که در بالا از آن یاد شد) وجود داشته باشد. این انرژی تنها انرژی جُنبشی یا حرکی خواهد بود چون نمی‌توان از انرژی درونی که در کتله نهفته است، حرفی زد (کتله = صفر).

به ساده گی دریافته می‌شود که چنین چیزی (فاقد کتله و دارای انرژی) سکون را نمی‌شناسد یعنی پیوسته در حرکت است. یگانه امکانِ داشتن حرکتِ ثابت همان است که این چیز با سرعت حد اکثر (c) حرکت کند، یعنی نی از سرعتِ آن کاسته شود و نی به سرعت آن افزود گردد. اما مقدار انرژی آن می‌تواند تغییر کند، بی آنکه تغییری در سرعت آن وارد آید. این برداشت از شئِ فاقد کتله یک برداشتِ تیوریک است. طبیعت مجبور نیست که خود را به اساس تیوری‌های ما (که برای فهم و توضیح طبیعت تدوین می‌کنیم) عیار سازد و به هر تصور ما پاسخِ مثبت دهد! اما این بار تجربه نشان می‌دهد که فوتون‌ها (کوانتون‌های ساحۀ الکترومقناطیسی) از همین خاصیت برخورداراند، یعنی فاقد کتله و دارای انرژی بوده، سرعت نور را دارند. به همین دلیل است که نور همیشه سرعت ثابت دارد. تا دیری فکر می‌شد که نوترینوها نیز فاقد کلته‌اند، ولی در این اواخر دریافته شد که دارای یک کتلۀ بسیار کوچک است. ممکن در آینده برای فوتون‌ها («ذره»‌های نور) نیز کتله‌یی بسیار بسیار ناچیز کشف گردد. از همینجاست که باید بین سرعتِ حداکثر که یک حدِ (لمیت) تیوریک یا یک حد ثابتِ جهان‌شمول است و سرعت نور (که در صورتی که کتلۀ فوتون‌ها صفر باشد برابر سرعت حدِ اکثر است) فرق گذاشت.

در تیوری نسبیت انشتین، یگانه چیزی که تغییر نمی‌کند مقدار انرژیِ مجموعی است. کتله، انرژی درونی است و به حیث انرژی می‌تواند به انرژی حرکی تغییر کند. مثلاً یک بمب دستی دارای مقداری انرژی است. هنگام انفجار، بخشی از کتلۀ خود را (که به شکل انرژی کیمیاوی در خود ذخیره دارد) به انرژی حرکی تبدیل می‌کند تا پارچه‌های جدا شده را سرعت بخشد. اما انرژی مجموعی تغییر نمی‌کند.

وقتی ما یک ساعت کوکی را کوک می‌کنیم یعنی مقداری انرژی را به فنرهای آن انتقال می‌دهیم، در واقعیت امر کتلۀ آن را بزرگتر می‌سازیم. در روی زمین ساعتِ کوک شده سنگین‌تر می‌شود!! البته این تغییر کتله در ساعت دستی نهایت ناچیز است ولی یک واقعیت است. در زنده‌گی روزمره تفاوت کتله در اثر انتقال انرژی از یک سیستم به سیستم دیگر چنان ناچیز است که اصلاً احساس نمی‌شود.

اما در تعاملات هسته‌یی تفاوت کتله قابل سنجش می‌باشد. وقتی یک هستۀ یورانیوم می‌شکند و به دو هستۀ دیگر و چند نوترینو تقسیم می‌شود، بخشی از کتلۀ خود را از دست می‌دهد. یعنی کتلۀ مجموعی دو هستۀ جدید و نوترینوهای تازه به وجود آمده، از کتلۀ هستۀ اولیِ یورانیوم کمتر است. تفاوت کتله، به انرژی حرکی تبدیل شده است که به پارچه‌های تازه ساخته شده انتقال کرده است. به همین‌گونه وقتی دو هستۀ دوتریوم («هایدروجنِ سنگین») با هم یکجا می‌شوند و یک هستۀ هلیوم را می‌سازند، بخشی از کتلۀ خود را به شکل انرژی از دست می‌دهند، چون کتلۀ یک هستۀ هلیوم، نسبت به دو هستۀ دوتریوم، کمتر است.این همان انرژی هسته‌ییست که از بمب هایدروجنی خارج می‌شود!

جالب‌ترین و شگفتی‌انگیزترین پدیده‌یی که از تبدیل کتله به انرژی و انرژی به کتله رُخ می‌دهد، تعامل ذره‌ها با ضد ـ ذره‌ها یا آنتی ـ ذره‌ها (antiparticules) است. تقابل بین ماده و آنچه ضدِ ماده (antimatière) نامیده شده است از تیوری کوانتیک و نسبیت انشتین سر چشمه می‌گیرد.

هر کوانتون ضدِ خود را دارد که تنها از نگاه چارچ برقی با هم در تقابل قرار دارند. الکترون در مقابل خود پوزیتون را دارد؛ پروتون، انتی پروتون را دارد و غیره. ذره‌های فاقدِ چارچ، خود در مقابل خود قرار دارند، یا به دیگر سخن تقابل آنها آشکار نمی‌گردد. آیا مفاهیم «ضد ماده» و «ضد ذره» مصداق‌های واقعی دارند؟

نخست باید خاطر نشان ساخت که ماده و ضد ـ ماده در تقابلِ متناظر با هم قرار دارند، یعنی اگر در برابر ماده، ضد ـ ماده قرار دارد، در برابر ضد ـ ماده هم ماده قرار دارد، یعنی یکی ضد آن دیگر است. پس باید گفت که در جهانِ کنونی، تفوق و وفرت به ماده تعلق دارد، یا به دیگر سخن جهان بیشتر در هیئتِ ماده وجود دارد تا در هیئتِ «ضد ـ ماده». پس باید چنین فهمید که «ضد ـ ماده» شکل دیگری از ماده است که به ندرت یا به طور بسیار گذرا و مؤقت در جهان وجود دارد و در مقابل مادۀ عادی که با آن خو گرفته‌ایم، قرار دارد. اگر تصویر یک شئ را در آیینه در نظر بگیریم، می‌شود ضد ـ ماده را نیز تصویر ماده در یک آیینۀ خاص در نظر گرفت: «آیینۀ چارچ». ماده از ضد ـ ماده و ضد ـ ماده از ماده صرف در تناظر چارچی قرار دارند و از دیگر جهات کاملاً و مطلقاً همسان‌اند. تصویر دست راست در آیینه، دست چپ است، ولی تصویر بینی، تقریباً همانند بینی است. در «آیینۀ چارچی»، تصویر با خود شئ کاملاً یک‌سان است ـ همانند یک بینی.

به طور نمونه اگر یک سیستمِ متشکل از یک پوزیتون و یک الکترون را در نظر بگیریم، چارچ‌های منفی و مثبت یکدیگر را دفع کرده، یک سیستم فاقد چارچ به دست می‌آید. کتلۀ هر دو به انرژی تبدیل می‌شود و دو یا سه فوتون (ɣ) را به وجود می‌آورد.

۲ɣ یا ۳ ɣ                                                          ^– e⁺ + e

البته تعامل معکوس نیز ممکن است. در این تعاملات، نی ماده از بین می‌رود و نی به وجود می‌آید؛ بل، مادۀ دارای کتله (الکترون و پوزیتون) به مادۀ فاقد کتله (فوتون) ولی دارای انرژی تبدیل می‌شود.

مادۀ ترکیب شده،

اجزای اولیۀ ماده، یا کوانتون‌ها، ویژه‌گی‌هایی دارند که در اشیای متداولِ مادی یافت نمی‌شوند. مهمترین ویژه‌گی آنها چه گونه‌گیِ ترکیب یافتن آنهاست. تفاوتِ یک دیوار خشتی از یک انبار خشت در این است که دیوار با آن‌که از خشت‌هایِ همسانِ خشت‌های انبار ساخته شده است، دارای یک ساختارِ منظم است. ساختارِ پا برجای دیوار ناشی از مادۀ مایعی است که میان خشت‌ها جا می‌گیرد. سمنت با اتصال یا امتداد خود، خشت‌ها را که هیچ‌گونه اتصالی ندارند با هم متصل می‌سازد و دیوارِ مستحکم را برپا می‌کند. سمنت از خشت فرق ماهوی دارد؛ خشت‌ها به تنهایی نمی‌توانند دیوار شوند. اما در بُعد کوانتون‌ها یا در بُعد خشت‌های اولیۀ ماده، چیزی همانند سمنت وجود ندارد چون اگر هم وجود داشته باشد، همان کوانتون‌هایند. در این مقیاسِ بی‌نهایت کوچک سمنت و خشت،هر دو، کوانتون‌هایند. پس چی چیز در انسجام و ترکیب ذرات اولیه یا کوانتون‌ها حیثیتِ سمنت را دارد که باعث استحکام شگفتی‌آور اتوم‌ها می‌گردد؟ فیزیک کلاسیک پاسخ می‌داد که وجود ساحۀ الکترومقناطیسی باعث کشش الکترون‌ها به گِردِ هسته می‌گردد. فیزیک کوانتیک بر این است که بین هسته (پروتون‌ها و نیوترون‌ها) و الکترون‌ها، تبادلِ فوتون‌ها (همان مادۀ فاقد کتله که انرژیِ محض است) صورت می‌گیرد. «سمنتِ» اتوم در واقعیت امر از «خشت‌هایی» ساخته شده است که همزمان هم خشت‌اند و هم سمنت. یعنی گاه به صورت الکترون و پوزیتون (کوانتون‌هایِ دارای کتله) می‌باشند و زمانی به صورت انرژیِ محض (فوتونِ فاقد کتله)! همین گذار مستدام فوتون‌ها از یک شکلِ وجود به شکل دیگر آن، باعث انسجام درونی اتوم‌ها می‌گردد. در واقعیت امر، هسته و الکترون‌هایِ اطراف هسته با هم «تبادل ماده» دارند، یعنی بخشی از خود را با هم شریک می‌سازند. نمی‌شود گفت که هسته، همیشه مطلقاً هسته است، چون به طور پیوسته «ماده» از الکترون‌ها به آن انتقال می‌کند. به همین ترتیب نمی‌توان گفت که الکترون‌ها همیشه و مطلقاً همان الکترون‌هایند چون بخشی از هسته به شکل فوتون به آنها انتقال می‌کند. فوتون‌ها، عناصر اساسی ترکیبی اتوم‌اند. اتوم دینامیزمِ شگفتی‌آوری دارد که لحظه‌یی هم سکون را نمی‌شناسد!

در تعاملات کیمیاوی بین اتومها، کتله تغییر نمی‌کند. مثلاً از دو اتوم هایدروجن و یک اتوم اوکسیژن، یک مالیکول آب به دست می‌آید و برعکس آن. در این دگرگونی، مقدارِ ماده یا کتلۀ دو طرف معادله تغییر نمی‌کند و آن را چنین می‌نگارند:

۲H₂ + O₂                       ۲H₂O

اما در فیزیک کوانتیک، موضوع به گونۀ دیگریست. مثلاً اگر ما یک پروتون را با یک سرعت زیاد به سوی پروتون دیگر پرتاب کنیم، اگر انرژی حرکی آن کم باشد، یعنی سرعت آن کم باشد، با هم تصادم می‌کنند و بس. اما اگر انرژی حرکی آن بسیار زیاد باشد، باتصادم بر پروتون دیگر، دو ذرۀ جدیدی که قبلاً وجود نداشتند پدیدار می‌گردند به نامِ میزونهای پی (meson∏) که دارای چارچ‌های مثبت و منفی اند:

P+P  == > P + P +∏⁺ + ∏^–

تبدیل انرژی حرکی به کتله (مطابق E=mc²) باعث پدیداری اجسام جدید می‌گردد!

جهانِ ذره‌یی انشتین نسبت به جهانِ کیمیا و فیزیکِ کلاسیک که از اجسام و اشیای ثابت و پایدار ترکیب یافته است، پیچیده‌تر است.

پدیداریِ اجسام جدید امکانِ ناپدید شدن آنها را نیز مطرح می‌کند. در تعاملات ذره یی، برخی اجسام ناپدید می‌گردند و برخی دیگر پدیدار می‌گردند. مثلاً می‌شود که یک فوتون توسط پروتون جذب گردد و باعث پدیداری یک میزون گردد.

ɣ + P                P+∏^۰

هنگامی که انرژیِ حرکی یک ذره عظیم باشد (مثلاً ذره‌یی که از دوردست‌های کیهان به اتمسفر زمین می‌رسد) و با یک هسته اثابت کند می‌تواند هزارها ذرۀ دیگر را به وجود آورد. معمولاً از اشیایِ مرکب این تصور را داریم که عناصرِ سازندۀ آنها ثابت و پایداراند (خشت‌های دیوار از وجودِ دایمی برخورداراند). فروپاشی آنها، عناصر اولیه و ترکیبی را آزاد می‌سازد. این برداشت تا سطح ترکیب اتوم‌ها باهم (یعنی در تعاملات کیمیایی) درست است ولی فروتر از آن، یعنی در بُعد اجزای اتوم دیگر درست نیست، چون در چنین مقیاسی، انرژی و کتله با هم تعویض شده می‌توانند.

مثلاً یک نیوترونِ تنها، بی ثبات است و هنگام فروپاشی به سه ذرۀ دیگر تبدیل می‌شود: پروتون، الکترون و نوترینو(neutrino). اما نیوترون به هیچ وجه در آغاز از این سه ذره ترکیب نگردیده بود و تنها یک ذره بود.

n                 p+e+ŋ

هنگامی که نیوترون (که به تنهایی ثبات ندارد) با یک پروتون یکجا می‌شود (مثلاً در هستۀ هایدروجنِ سنگین یا دوتریوم) با ثبات می‌گردد. در تمام هسته‌های اتوم‌ها، همزیستی آنها باعث ثبات می‌گردد.

پروتون به تنهایی با ثبات است ولی نیوترونِ تنها، در ظرف پانزده دقیقه از هم فرو می‌پاشد، در حالی که تمام خصوصیات ذره‌یی آنها با هم شبیه‌اند و از همین‌جاست که هر دو را «نوکلیون»(nucléon) نام گذاشته‌اند. نیوترون به حیث یک جز ترکیبیِ هسته، مانند خشت‌های دیوار نیست، یعنی هنگام فروپاشیِ هسته، به تنهایی دوام نمی‌آورد. بدین گونه ثبات، دیگر معیار اجزای یک شی ترکیبی نیست.

ویژه‌گی شگفتی آورِ دیگری نیز در جهان ماتحتِ هسته («فروهسته‌یی» می‌شود گفت!) وجود دارد. می‌شود خشت‌های یک دیوار یا اتوم‌های یک مالیکول آب را از هم جدا کرد و عناصر اولیۀ آنها را دوباره به دست آورد، در حالی که در درون هسته چنین نیست. یک پروتون یا یک نیوترون از سه ذرۀ کوچک‌تری به نام کوارک‌ها (Quark) ترکیب یافته اند. یک میزون (méson) دارای یک کوارک و یک آنتی کوارک است. اما جدا کردن این کوارک‌ها ممکن نیست! هرقدر هم که انرژیِ فرستاده شده بر پروتون‌ها عظیم باشد، ممکن نیست به تجزیۀ آن به سه کوارک دست یافت.

پذیرفته شده است که قوۀ جاذبه یا قوۀ الکترومقناطیسی بین دو جسم معکوساً متناسب به فاصله میان آنهاست، یعنی وقتی اجسامِ نامبرده از هم دور می‌شوند، قوۀ جاذبه یا قوۀ برقی بین آنها ضعیف می‌گردد. کوارک‌ها خصوصیت معکوس دارند، یعنی هر قدر فاصله بین آنها زیاد شود، قوۀ کشش آنها زیادتر شده می‌رود. قوۀ جاذبه بین آنها مستقیماً متناسب به فاصله بین آنهاست. در روی زمین، نمونۀ این نوع عکس‌العمل را می‌توان در لاشتِک سراغ گرفت. به هر اندازه‌یی که فاصله بین دو سَرِ لاشتِک زیاد می‌شود، قوۀ کشش آن زیادتر می‌شود، (قانون Hooke) ولی وقتی به یک حد اکثرِ کشیده‌گی می‌رسیم، لاشتِک از هم گُسلد. برای کوارک‌ها باید لاشتِک‌هایی با مقاومت لایتناهی را تصور کرد! اگر انرژیِ فرستاده شده روی یک نوکلیون بسیار زیاد شود، به جای جدا کردنِ کوارک‌ها، انرژی، خود به کوارک و آنتی کوارک مبدل می‌شود و ذرۀ جدیدی در هیئت میزون پدیدار می‌گردد. وجود کوارک از روی تجارب عدیده‌یی کشف گردید که توضیح آنها صرف با همین فرضیه ممکن بود.

دنیای هسته‌یی و فرو هسته‌یی نشان می‌دهد که برای فهمیدنِ ذاتِ ماده باید از جهانِ روزمره و پنداشت‌های متداولِ زنده‌گی خود فراتر رویم. ذهن بشری، خود، شگفتی‌انگیز است که می‌تواند این کار را انجام دهد در حالی که متعلق به دنیای روزمره و متداول تاریخی ـ اجتماعی آدم‌هاست.